DE1551448C - Wärmetauscher mit achsparallelen Rohren, die rechteckige Enden aufweisen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit Schweißstellen erforderlich sind und daher die Herinnerhalb eines Gehäuses angeordneten achsparalle- stellung teuer und reparaturanfällig ist. Für den len Rohren, die in mehreren, über- oder nebenein- stirnseitigen Abschluß der zwischen den Rohren anderliegenden, jeweils um den Betrag des Durch- befindlichen Hohlräume ist ein besonderer Boden messers der Rohre versetzten Ebenen angeordnet 5 erforderlich, der die den Rohrquerschnitten entsind und deren im Querschnitt rechteckige Enden sprechenden Ausschnitte aufweisen muß und an den innerhalb einer Rohrebene ohne Abstand neben- die flachen Rohre angeschweißt oder angelötet wereinanderliegend in stirnseitig angeordnete gemein- den müssen. Durch die entsprechende Ausgestaltung same Sammelflansche münden zum Anschluß des des stirnseitigen Abschlußbodens und des Gitter-Rohrbündels an eine Ein- bzw. Auslaßöffnung für io rostes ist es nicht möglich, den Wärmetauscher enteines der beiden am Wärmetausch beteiligten Fluide, . sprechend den jeweiligen Erfordernissen durch einwährend das andere Fluid im Gegenstrom außen : fache Maßnahmen zu vergrößern oder zu verkleinern, an den Rohren entlanggeführt ist. Es ist weiterhin eine Wärmetauscher mit plattenför-

Bei einem bekannten derartigen Wärmetauscher migen Austauschelementen bekannt, die aus einem sind drei Ebenen von dicht nebeneinander angeord- 15 ebenen Blech bestehen, auf dem ein Wellblech beneten Rohren im Abstand übereinander angeordnet. festigt ist. Diese Austauschelemente werden beim Für jede Rohrreihe sind jeweils drei triehterförmige Zusammenbau aufeinander geschichtet. Um einen Sammelfi ansehe vorgesehen, die. mehrere Rohre Ein- bzw. Auslaß für das zwischen den einzelnen einer Rohrreihe miteinander verbinden und überein- Austauschelementen strömende Fluid zu schaffen, ander angeordnet sind. Die jeweils übereinander- 20 sind die Enden des Wellbleches zu reckteckigen liegenden trichterförmigen Sammelflansche sind Kästen abgeflacht, die von dem ebenen Blech verwiederum an einen gemeinsamen Anschlußflansch schlossen werden. Das durch die Wellbleche geangeschlossen, der aus dem Gehäuseboden des die bildete Rohrpaket befindet sich in einem geschlosgesamten Rohre umhüllenden Gehäuses herausragt. senen Gehäuse, an welches Zu- bzw. Ableitungs-Diese bekannte Ausführungsform besitzt den Nach- 25 flansche für die Fluide angeschlossen sind. Im Verteil, daß sie infolge einer ungünstigen Anordnung gleich zu den beiden, vorgenannten Ausführungen der Rohre und durch eine konstruktiv aufwendige von Wärmetauschern ist der Wärmeübergang bei Zusammenfassung der einzelnen Rohrbündel in den diesem bekannten Wärmeaustauseher schlecht; denn Anschlußflanschen eine erhebliche Baulänge und die Kühloberfläche der sich gegenseitig berührenden Bauhöhe beansprucht, so daß dieser Wärmetauscher 30 Wellblechrohre ist verhältnismäßig klein. Weitere z. B. in ortsbeweglichen Gasturbinen nicht verwend- Nachteile dieses bekannten Wärmetauschers bestehen bar ist. Nachteilig- ist außerdem, daß wegen der ■ darm, daß die Herstellung- der einzelnen Wellblechgroßen Anzahl der Sammelflansche viele Einzelteile rohre aufwendig ist, wobei, gleichzeitig viele Dichtbenötigt werden, deren Montage schwierig ist„ da stellen auftreten, die die Reparaturanfälligkeit dieses wegen der zahlreichen Dichtungsstreifen jeweils- eine 35 Wärmetauschers erheblich erhöhen,
genaue Einpassung notwendig ist. Da das äußere Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Gehäuse für das die Rohre umströmende Fluid in Nachteile der Wärmetauscher der eingangs genannten bestimmten Abmaßen vorgegeben ist, läßt sich in Art zu· beseitigen und einen' leichten Wärmetauscher dem Gehäuse nur eine bestimmte Anzahl von Rohren geringer Abmessungen und geringen Gewichtes zu unterbringen. Der Wärmetauscher muß daher von 40 schaffen, der mit einfachen¹ Mitteln leicht herzustelvornherein für einen bestimmten Verwendungszweck len ist und auf Grund seines Aufbaues ohne weiteres dimensioniert sein und kann nachträglich' nicht an- an· Konturen von Gehäusen¹ od! dgl. zur Platzeinspaveränderte Gegebenheiten angepaßt werden. Zur rung angepaßt werden kann und in Form von Bau-Erzielung eines besseren Wärmeüberganges ist es einheiten verwendbar ist, so daß der Wärmetauscher durch den beschriebenen Wärmetauscher auch be- 45 durch· Verwendung von Einzelelementen bei bester kanntgeworden, die vorher in einer Ebene neben- Materialausnutzung und höchstem Wirkungsgrad beeinander angeordneten Rohre in zwei parallelen liebig vergrößert und verkleinert werden kann.
Ebenen anzuordnen, so daß die Rohre entsprechend Diese Aufgabe wird ausgehend von der eingangs dichter zusammengerückt werden können.. Dazu sind bezeichneten bekannten Art. von Wärmetauschern jedoch aufwendige fertigungstechnische Maßnahmen 50 erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen den erforderlich, wie z. B., daß die Enden der Rohre Rohrebenen jeweils an den rechteckigen Rohrenden gekröpft und schmäler ausgeführt sein müssen, damit einen Rohrboden bildende Leisten angeordnet sind eine, größere. Anzahl, von. Rohren, in. der Halterung und- jede zweite der Leisten-, deren· Dicken der der trichterförmigen Sammelflansche aufgenommen Rechteckhöhe der Rohrenden entsprechen, an. ihrem werden kann. ^:·■■'·■ "'-"■ "■■■ -^; "· ^:53- einen· Ende-auf'eine-solche Länge umgeschlagen ist,

Bei einem anderen Wärmetauscher ist es, bskarmt- daß die genannte Vensefcung' den Kohrebenen entsteht,

geworden, daß die das eine Fluid; führendem Rohre Durch diese Maßnahmen; ist der erfindungsgemäße

an beiden Enden in den freien Feldern eines Gitter- Wärmetauscher auf. Grund seines- einfachen Aufbaus

rostes oder in unter sich zu einem Paket verschweiß- in der Baulänge und Bauhöhe erheblich verkleinert, ten oder verlöteten Manschetten sitzen und mit den 60 so daß er z. B. für ortsbewegliche Gasturbinen ver-

Gitterrosten bzw. mit den Manschetten verschweißt wendbar ist. Durch die zwischen den fugenlos neben-

oder verlötet sind. Der Giterrost besteht aus flachen einander angeordneten rechteckigen Rohrenden lie-

Eisenstäben von wenigen Millimetern Dicke und einer genden Leisten, die einerseits die Rohrschichten in

Breite, die der gewünschten Rohrbodenstärke ent- einem bestimmten Abstand halten und andererseits spricht. Die Manschetten-Pakete sitzen jeweils in den 65 den sich zwischen den Rohrschichten bildenden

freien Feldern des Gitterrostes. Auch dieser bekannte Kohlraum in Richtung zu den Sammelflanschen, in

Wärmetauscher hat den Nachteil einer aufwendigen die die Rohrenden einmünden, abdichten, ist es

Konstruktion, wobei zusätzlich viele Löt- und möglich, die Ein- und Auslaßflansche der Fluide

Claims (3)

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   seitlich am Gehäuse des Wärmetauschers anzuord- F i g. 3 einen Teilschnitt durch die erfindungs-

   nen, so daß die Baulänge des Wärmetauschers gemäß ausgebildeten Ein- bzw. Ausströmkanäle

   wesentlich verringert wird. Mit dieser Anordnung der innerhalb des Wärmetausehers längs der Linie ίίϊ-ΙΠ

   Bauelemente, die zunächst möntagetechnische Vor- in Fig. 1.

   teile bringt^ weil sich die Rotoiägen m beliebiger 5 in der Fig. 1 sind innerhalb des Wärmetauscher-Höhe übereinander im Gehäuse anordnen lassen, wird gehäuses 1 die Rohre 2 in je einer Ebene zueinander gleichzeitig erreicht, daß die Fluide durch eine gün- angeordnet. Das zu beheizende bzw. zu kühlende stige Führung des Strömungsverlaufs den Wärme- Fluid durchströmt beispielsweise die Rohre % die tauscher ungehindert durchströmen können. Die an den Enden in jeweils einer gemeinsamen stirnseitiseitKche Versetzung der Rohrschichten hat einen io gen Halterung, die als Sammeiflansch 8 des Gehäuses verbesserten Wärmeübergang zur Folge. Oft ist es ausgebildet ist, zusammengefaßt sind. Das heizende aus Festigkeitsgründen erforderlich, das Außen- bzw. kühlende Fluid strömt durch einen Einlaß 3 seitgehäuse eines Wärmetauschers gekrümmt auszufüh- lieh unmittelbar hinter dem einen Samm'elflansch des ren. Dabei hat es sich als sehr vorteilhaft erwiesen, Wärmetauschers ein und verläuft im Gegenström zu daß die Leisten in gleicher Länge hergestellt werden 15 dem zu beheizenden bzw. zu kühlenden Fluid bis zum können, während die Enden der Leisten entsprechend änderen Sammelflansch und wird dort seitlich aus der Einsatzlänge in das Gehäuse umgeschlagen wer- dem Auslaß 4 herausgeführt. Die Rohre 2 sind an den und infolge ihrer, den Rechteckhöhen der Rohr-. ihren Enden 12 über den Bereich des Ein- bzw. enden entsprechenden Dicke, die Unterschiede in ' Auslasses 3,· 4 des heizenden bzw. kühlenden Fluids den verschiedenen mit Rohren versehenen Ebenen 20 rechteckig abgeflacht und fugenlos nebeneinander ausgleichen können. Mit dieser Gestaltung kann auch angeordnet. Die einzelnen Rohrebenen sind durch ein Anpassen des Wärmetauschers an Konturen von Leisten 13 in bestimmtem Abstand zueinander anMaschinen od. dgl. und damit eine Platzersparnis geordnet. Die Leisten 13 sind mit Schlitzen 7 vererreicht werden. sehen, die in den Sammelflansch 8 des Wärme-

   Zur Befestigung der Rohre mittels der Leisten in 25 tauschergehäuses 1 eingreifen. Hierdurch wird eine

   dem Gehäuse kann in besonders vorteilhafter Aus- höhere Festigkeit erzielt; außerdem ist bei der Mon-

   gestaltung des Gegenstandes der Erfindung vorgese- tage eine Vereinfachung, beim Transport und bei

   hen sein, daß die Leisten an ihren Enden Schlitze der Lötung eine bessere Stabilität gewährleistet,

   aufweisen, mit welchen sie in die Sammelflansche Wie aus den F i g. 1 und 2 zu erkennen ist, sind

   des Gehäuses einsetzbar sind, und daß die äußerste 30 die Rohre 2 des Wärmetauschers in benachbarten

   Leiste mit einer schrägen Klemmfläche versehen ist, Ebenen gegeneinander versetzt. Bei einer derartig

   so daß diese unter Klemmwirkung in den Sammel- versetzten Anordnung ergeben sich gleichmäßigere

   flanschen gehalten wird. Die Leisten erfüllen daher Zwischenräume zwischen den einzelnen Rohren 2,

   einerseits den Zweck, die Rohre in einem bestimm- so daß eine günstigere Wärmeübertragung mög-

   ten Abstand voneinander zu halten und andererseits 35 lieh wird. Alle Leisten 13 besitzen eine Dicke, die

   den Zweck, den zwischen den äußersten Rohren der Rechteckhöhe der abgeflachten Rohrenden 12

   und den Sammelflanschen befindlichen Hohlraum entspricht. Jede zweite Leiste 13 ist an ihrem Ende,

   nach außen hin abzudichten. Eine Abkröpfung oder bei 18, umgelegt, um die unterschiedliche Anzahl

   eine Verengung oder überhaupt eine Veränderung der Rohre 2 zweier benachbarter Ebenen ausglei-

   der Rohre bzw. der Rohrenden ist nicht notwendig. 40 chen zu können.

   Der erfindungsgemäße Wärmetauscher kann auch Wie aus der F i g. 2 zu entnehmen ist, kann der mittels der Bauelemente an die bei Gasturbinen Sammelflansch 8 a auch gekrümmt ausgeführt sein, vorhandenen kleinen Platzverhältnisse angepaßt wer- Die Leisten 13 weisen dabei vor ihrem Einbau alle den, indem je nach Bedarf mehr oder weniger Rohr- die gleiche Länge auf. Zur Befestigung an dem schichten in dem Gehäuse übereinander angeordnet 45 Sammelflansch 8 α wird in die Leisten ein Schlitz 7 werden. Während sich die Sammelflansche für das eingefräst, der der Krümmung des Wärmetauscherdie Rohre durchströmende Fluid an den Stirnseiten gehäuses entspricht. Dieser Schlitz 7 wird erst eindes Gehäuses befinden, kann es in vorteilhafter Aus- gefräst, wenn die Leisten 13 schon zu einer Baugestaltung der Erfindung vorgesehen sein, daß der einheit zusammengesetzt sind. Würde man auf das Ein- bzw. Auslaß für das nicht die Rohre durch- 50 Umschlagen der Leisten verzichten wollen, müßte strömende Fluid in bekannter Weise seitlich unmittel- jedes Rohrende 12 an der Außenkontur mit einer bar hinter den Rohrboden des Rohrbündels ange- anderen Krümmung versehen sein,
   ordnet ist und sich der rechteckige Querschnitt der In der F i g. 3 ist zu erkennen, daß im Bereich Rohrenden über diesen Bereich erstreckt. Diese Maß- der Ein- bzw. Auslaßöffnung des heizenden bzw. nahmen dienen einerseits zur Erleichterung der 55 kühlenden Fluids relativ große Zwischenräume 9 zwi-Montage der Bauelemente des erfindungsgemäßen sehen den einzelnen Ebenen der Rohre 2 vorhanden Wärmetauschers und andererseits sind die Anschluß- sind, so daß das Fluid sich gleichmäßig über den flansche für die beiden Fluide voneinander getrennt, ganzen Wärmetauscher verteilen kann. Die oberste so daß eine Überwachung und leichte Zugänglichkeit Leiste 13 α wird aus Montagegründen mit einer schräim Falle einer Reparatur möglich ist. 60 gen Klemmfläche 11 ausgeführt. Diese Leiste 13 a

   Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeich- kann so eine Klemmwirkung hervorrufen, so daß die

   nung an einem Ausführungsbeispiel dargestellt und Montage vereinfacht wird,
   wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

   F ig. lein prinzipielles Anordnungsbeispiel derRohre Patentansprüche:
   des Wärmetauschers, die versetzt zueinander liegen, 65

   Fig. 2 die Befestigung der Rohre bei einem 1. Wärmetauscher mit innerhalb eines GeWärmetauscher mit einem gekrümmten Sammel- häuses angeordneten achsparallelen Rohren, die flansch, in mehreren über- oder nebeneinanderliegenden,

   jeweils um den Betrag des Durchmessers der Rohre versetzten Ebenen angeordnet sind und deren im Querschnitt rechteckige Enden innerhalb einer Rohrebene ohne Abstand nebeneinanderliegend in stirnseitig angeordnete gemeinsame Sammelflansche münden zum Anschluß des Rohrbündels an eine Ein- bzw. Auslaßöffnung für eines der beiden am Wärmetausch beteiligten Fluide, während das andere Fluid im Gegenstrom außen an den Rohren entlanggeführt ist, d a durch gekennzeichnet, daß zwischen den Rohrebenen jeweils an den rechteckigen Rohrenden (12) einen Rohrboden bildende Leisten (13) angeordnet sind und jede zweite der Leisten, deren Dicken der Rechteckhöhe der Rohrenden entsprechen, an ihrem einen Ende auf eine solche Länge umgeschlagen ist, daß die genannte Versetzung der Rohrebenen entsteht.
2. 2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leisten (13) an ihren Enden Schlitze (7) aufweisen, mit welchen sie in den Sammelflanschen (8) des Gehäuses einsetzbar sind und daß die äußerste Leiste (13 a) mit einer schragen Klemmfläche (11) versehen ist.
3. 3. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ein- bzw. Auslaß für das nicht die Rohre (2) durchströmende Fluid in bekannter Weise seitlich unmittelbar hinter den Rohrboden des Rohrbündels angeordnet ist und sich der rechteckige Querschnitt der Rohrenden (12) über diesen Bereich erstreckt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen